模具结构与注塑成型0326

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,姓名,:,龍益平,工號：,901055,部門：,SBE,模具結構與射出成型,1,第一章塑膠射出模具介紹,第,二,章射出成形與成型不良問題,第,三,章,雙色成型,第四,章,氣體輔助射出成型,第五,章,MuCell,微发泡技术,目錄,2,第一章,塑膠射出模具介紹,一般模具型式分為三種型式,1.,標準二板式模具,2.,三板式模具,3.,熱澆道,3,此類型模具為射出成型模具的標準構造，模具結構較簡單，且製作容易，所有射出成型,模具的基本製作與設計原理都以此為出發點。,此類型模具的固定側固定於成型機的固定盤上，成為材料的射出部。可動側固定於成型機的可動盤上，射出成型完了，開模時成型品附著於可動側，再利用成型機頂出裝置，將成品頂出。,1.,標準二板式模具,4,標準二板式模具,5,二板模成品,6,三板模是加上一塊,流,道剝料板組合而成，這種模具在結構上較複雜，同時也要有較長的行程來處理,流,道的拔取，因此要使用較大型的成型機。其最大的優點就是可以自動化的生產。,二板,模具要,從,成品中心射入，當然不成問題，若是多模穴模具又要從中心射入，就要使用三板式的點狀澆口，而三板式模具的最主要優點不僅於此，此種模具的澆道可以在模具的任何一位置注入。,2.,三板式模具,7,三板式模,具圖,8,三板式模具 （動作一）,9,三板式模具 （動作,二,）,10,何謂熱澆道（,Hot Runner,）系統,熱澆道系統之三大部份,熱澆道成型之優點,3.,熱澆道,Hot Runner,11,在塑膠成形時，利用加熱及控制的方法，,使,得産品在射出時進料點,一直維持熔融狀態的一種,系統，既不會增加也不會減少塑料的熔融溫度。一,旦有影響改變塑料溫度的任何因素發生，溫控系統,能即時作適當的反應彌補，使塑料溫度得以一直維,持。,何謂熱澆道（,Hot Runner,）系統,12,1.熱嘴（Hot Tip Bushing）,2.熱流板（Manifold）,3.溫度控制器（Temperature Controller）,熱澆道系統之三大部份,13,熱嘴 熱流板,14,溫控箱,15,熱膠道模具結構,16,多點熱膠道模具結構,17,熱膠道系統,18,倒灌多點熱膠道模具結構,19,模具类型,优点,缺点,二板式模具,1,構造簡單,2,製作容易,3,模具製作費用低,1,成形後，澆口部切除作業較費時費力,2,産品表面有傷痕,三板式模具,1,可於模具內自動將澆口部切除,2,澆口四周的殘留變形少,3,可以在産品任意位置增加進點 使産品更加完美,1,模具設計製造上較複雜，成本較高,2,需使用較大行程之成形機來生產。,3,料頭浪費料過多,無流道模具,1,產能提高,2.,降低成本,:,3.,品質提昇,4.,產品尺寸一致,1,模具製作成本高,2,更換材料顏色時相當費時,3,維修不方便,優缺點比較,20,第,二,章射出成形與成型品不良問題,21,射出成形,五大要素,成型五大要素,1.,温度,：模温,料温,2.,速度,：射膠速度,3.,压力,：射出壓力,鎖模壓力,4.,时间,：射出時間,週期,5.,位置,：螺杆位置,22,結合線 短 射,毛 邊 燒焦,(,包風,),縮 水 銀線,(,起蒼,),氣 泡 流 痕,頂 凸 翹 曲,常見成型不良現象,23,毛 邊,現象：在射出成形時於成形品外側發生薄膜、毛屑狀的現象,24,毛 邊,25,原料在合流處產生細小的綫，由於沒完全融合而產生，成品正、反面都在同一部位上出現細綫，如果模具的一方溫度高，則與其接觸的結合綫比另一方淺。這個地方會發生機械性能不良,結 合,綫,26,結 合,綫,27,結 合,綫,28,小竅門,:,如何快速準確的找到結合線的位置,如果結合線不明顯,但是擔 心,會影響到產品的結構強度,可以,使用打火機加熱成品表面,由於,結合線處融合的狀況最差,所以,必定先由結合線處開始熔化,.,結 合,綫,29,銀 綫,現象：成形品表面沿流動方向有銀白色條紋,30,銀 綫,31,氣 泡,現象,：在某些較為透明成形品內部發生類似真空的氣泡現象。,原因,：在射出成形時，成形品在模穴中冷卻固化是由最外側開始固化，在保持壓力完成後，由於塑膠的體積收縮,(,熱脹冷縮,),，成形品的體積收縮差距經常在較厚部位以縮水表現出來，成形品在表面發生凹陷的現象。若是成形品外表已經固化而無法收縮凹陷，因此從成形品內部收縮形成真空,32,氣 泡,33,縮 水,由於體積收縮，壁厚處的表面原料被拉入，冷卻時，在成品表面出現凹陷痕跡。縮水是成品表面所發生的不良現象中最多的，大多發生於壁厚處，一般如果壓力下降則收縮機率就會較大,34,縮 水,35,縮 水,36,翹曲,變形,射出時，模具內樹脂受到高壓而產生內部應力，脫模後，成品兩旁出現變形彎曲，薄殼成型的產品容易產生變形,。,37,翹曲,變形,38,翹曲,變形,39,短 射,成品未充填完整，有一部分缺少的狀況,40,短 射,41,流 痕,現象,:,原料在模穴內流動時，在成品表面上出現以,GATE,為中心的年輪狀細小的鄒紋,42,流 痕,43,流 痕,44,頂 凸,現象,:,模具開模時成品附著在公模，頂出時品被頂凸或頂破,。,45,頂 凸,46,燒 焦,成形品表面因材料過熱產生熱分解而產生焦黑條紋,47,燒 焦,48,第,三,章,雙色成型產品,雙色成型產品主要為滿足產品結構以及外觀的需要而製造,成型類型主要有 雙色成型以及混色成型,雙色成型應用更廣泛,混色成型主要講述其原理以及塑膠結合的性質,雙色成型根據成型原理分為,脫件板旋轉式雙色成型,型芯後退式雙色成型,型芯滑動式雙色成型,型芯旋轉式雙色成型,49,脫件板旋轉式雙色成型,50,脫件板旋轉式雙色成型,常用於带字符的按键的製作,相比較與按鍵塑膠成型再印刷,此種工藝字符不易磨損,缺,點為模具,機台要求高,費用高,雙色成型所用材料通常都為兩種,ABS,不同點在於一種,透明,另外一種非透明,.,雙色成型機選用德國產,ARBURG 305 -210 - 210 700,此雙色成型機,為卧式機床,具有水平垂直兩個注射系統,51,脫件板旋轉式雙色成型,52,脫件板旋轉式雙色成型,原理簡單介紹,第一射為鑲件,必須採用自斷式進膠方式,比如潛伏進膠,第二射為包膠,為了便於取出,採用側邊進膠,第一射與第二射的切換通過脫件板的轉動,180,而脫件板,的轉動通過螺旋軸行程,螺旋軸是由直槽以及螺旋槽組成,通過直槽與螺旋槽的切換進行脫件板的旋轉,53,脫件板旋轉式雙色成型,第一射產品,第二射產品,54,型芯後退式雙色成型,55,型芯後退式雙色成型,工作原理,:,應用於卡式磁帶盒的製作,成型機有兩個注射口,模具有兩個進料口,第一射以及第二射的切換是利用油缸的進與退,56,型芯後退式雙色成型,57,型芯滑動式雙色成型,常應用於製作尺寸較大的雙色產品,由於產品較大,模具不易旋轉,採用在模具一側安裝,傳動裝置帶動模具的移動,58,型芯旋轉式模具,59,型芯旋轉式模具,工作原理,雙射成型主要以雙射成型機兩只料管配合兩套模具按,先後次序經兩次成型製成雙射產品,.,工作步驟,A,原料經,A,料管射入,1,次成型模製成單射產品,A.,經周期開模,產品,A,留於公模,成型機動模板旋轉至,B,合模,.,B,原料經,B,料管射入,2,次成型模製成雙射成品,開模頂出,.,60,型芯旋轉式模具,成型機介紹,61,型芯旋轉式模具,成型機介紹,第一射與第二射的切換是通過旋轉台完成,62,型芯旋轉式模具,成型機介紹,第一射與第二射可以同時進行也可以獨立進行,63,型芯旋轉式模具,成型機介紹,第一射與第二射有獨立的控制系統,64,型芯旋轉式模具,成型機介紹,第一射與第二射有獨立的頂出系統,一般設定第一射頂出關閉,第二射頂出打開,65,型芯旋轉式模具,模具設計,66,型芯旋轉式模具,一射模具側視圖,67,型芯旋轉式模具,模具頂視圖,68,型芯旋轉式模具,二射模具側視圖,69,型芯旋轉式模具,70,型芯旋轉式模具,模具設計,71,型芯旋轉式模具,模具組立圖,72,型芯旋轉式模具,此類模具注意事項,:,儘量選擇材料相同或相似的兩種材料,需要考,慮旋轉盤上水路,油路,及電路的配置問題,.,此類模具可成型產品不宜太大,因為旋轉台負重有限,.,目前此類機台接觸的噸位最大為,250T,73,混色共射射出,雙料共射射出成型（,Co-Injection Molding),是新近革,新性射出成型加工技術之一,.,其操作原理是在傳統射出機,多加一根料管和改良式噴嘴,.,在熔膠射出過程可以同時或,間隔式順序將熔膠射入成型模穴中,.,74,混色共射射出,共射射出與普通射出的優點,制件表面質量高,芯部成本低,表面增強,芯部不增強或反之,表面軟,芯部硬或反之,表面不導電,型芯導電,從環保的考量，核心料可以使用回收之二次料,混色共射射出的應用,國外已經很多多色,多材質注射機,應用也逐步推廣,:,雪鐵籠公司就用此工藝製作前燈反光鏡,用加玻璃纖維增強的,PBT,作內芯提高耐熱性能,表面,PBT,達到反光效果,75,第,四,章,Gas Molding,(,氣體輔助射出成型,),氣體輔助成型發展簡史,氣體輔助成型技術是于上世纪,八十年代,由,位於英國曼徹斯特城的,GAS INJECTION LTD,和英國另一家公司 ，,新普雷斯,/CINPRES LTD,分別研發成功。,在,2001,年,7,月份,GAS INJECTION LTD,與新普雷斯,/CINPRES LTD,合併，合併後的英國新公司名稱為,CINPRES GAS INJECTION LTD.,（英文簡稱：,CGI,）氣輔公司。,合併后的公司擁有氣體輔助成型的許多專利。,日期,事件,1981 1983,氣,體輔助注塑技術研發成功並獲得專利,1984,在該工藝授權下注塑首個產品,1990,氣體輔助注塑使用,MoldFlow,類比分析軟體,1994,新普雷斯有限公司通過英國,ISO9001,認證,2000,可伸縮式氣針在芝加哥,NPE,上參展,2001,新普雷斯有限公司與氣體輔助注塑有限公司合併,76,何謂氣體輔助射出成型,?,氣體輔助射出成型製程主要是先將熔融的塑料適量注入模穴中，再將高壓氮氣體經由噴嘴、流道或模穴引入模穴內，以氣體推動塑料完成模穴的充填過程，並以氣體對產品執行保壓，最後於冷卻結束開模前將氮氣洩放或回收。,氣體之功能有兩種,1.,驅動塑料流動以完整填滿模穴。,2.,形成中空管道,減少塑料用量,減輕成品重量,縮短冷卻時間及更有效傳遞保壓壓力。由於成型壓力可降低而保壓卻更為有效,更能防止成品收縮不均及變形。,77,氣體輔助成型,設備,78,氣體輔助射出成型,過程,氣體輔助注塑過程可分為注塑期、充氣期、氣體保壓期和脫模期,四個階段,注塑期,：以定量塑化塑膠充填人模腔內。所需塑膠份量要通過實,驗找出來，以保證在充氮期間，氣體不會把成品表面衝,破及能有一個理想的充氮體積。,充氣期,：可以在注射中或後的不同時間注入氣體，氣體注入的壓,力必需大於注塑壓力，以達至產品成中空狀態。,氣體保壓,：當成品內部被氣體填充後，氣體在成品中空部分的壓,力就成為保壓壓力，可大大減低成品的縮水及變形率。,脫模期,：隨著冷卻週期完成，模具的氣體壓力降至大氣壓力，成,品由膜腔內頂出,。,79,氣體輔助射出成型,流程,气辅成型的流程为：合模塑胶充填气体注入保压、冷却排气，开模在,.,图,2,中,A,为塑胶注入,B,为气体注入,C,为气体保压,D,为排气。,80,氣體輔助成型,第一階段,气辅成型的第一阶段为塑胶注入模腔，如图,3,所示。熔融塑胶注入模腔，接触到温度较低的模具面后，在表面形成一层凝固层，而内部仍为熔融状态，塑胶在注入,90%99%,时即停止。,81,第二阶段为气体注入，如图,4,所示。氮气进入熔融塑胶，形成中空以推动熔融塑胶向模腔未充满处流动。,氣體輔助成型,第二階段,82,第三阶段为气体注入结束，如图,5,所示。气体继续进入熔融塑胶直至推动塑胶完全填满模腔，此时仍有熔融塑胶存在。,氣體輔助成型,第三階段,83,第四阶段为气体保压，即气体二次穿透阶段，如图,6,所末。在保压阶段，高压气体压实塑胶，同时补偿体积收缩，保证制件外部表面质量。,氣體輔助成型,第四階段,84,气体辅助注塑在技术上又有三种不同的方法,：,封闭气体注射方法,(SEALED INJECTION GAS),：,它是把气体直接注入模腔内，使塑胶成品中空的方法。,它无,需采用活阀，只是通过简单模具加工，把气体气嘴装在模具中。在同一模具上，可用单一或多个注入气体的地方，这视乎产品的需要，务求产品有良好的效果，并为产品设计师提供较大的灵活性。气体被模具内的塑料所封闭，气体压力由气辅主系统来控制，以确保气体不会冲破成品的表面。,氣體輔助射出成型,分類,可多點進氣,各氣道可分開獨,立控制,氣道設計可變性大,產品表面留氣嘴孔,85,从注射机射嘴进气的方法,(INGAS NOZZLE),：,它是在注射机上安装一个特制的注射气嘴。,氣體輔助射出成型,分類,須用特製的切段式,(,shut-off),噴嘴,所有氣道須和料頭,連 接，氣道設計易,受限制,不適用於熱澆道,模具修改較容易,86,表面气体成形方法,(EXTERNAL GAS MOLDING),：,这是英国,CINPRES GAS INJECTION LED,的一种专利技术，适用于生产手机，电子记事薄及小家电等。,氣體輔助射出成型,分類,可減少水口料,氣道須和流道/澆口,連接,不適用於熱澆道,仍須切斷式噴嘴，防,止氣體逆流,87,氣體輔助注塑技術,应用范围：,1.,管狀，棒狀製品。如手柄，挂鈎，椅子扶手等。,2.,大型平板結構製件。如汽車儀表盤，内飾件格柵等。,3.,厚薄壁一體的複雜產品。如電視機，計算機，打印機外殼及内部支撐和外部裝飾件。,氣體輔助成型,範圍,88,(1,),可節約原材料成本,30,左右,。,普通注射成型要求製品厚度,34mm,，而氣輔型的製品厚度可降為,23mm,。,可減少模具成本。,採用氣輔成型後，某些部件可以採取一體成型，從而取消了部件的模具成本和加工成本。另外，由於氣輔成型鎖模力降低，模具磨損減小，從而增加了模具使用壽命。,可提高生產效率,。,由於製品壁厚降低，冷卻時間減少,20,以上。,可節約設備投入費用。,由於氣輔成型鎖模力降低,30,左右。可利用小型號注塑機成型大製品。,減少殘留應力、降低翹曲問題,-,傳統射出成型,需要足夠的高壓以推動塑料由主澆道流至最外圍區域,;,此高壓會造成高流動剪力,殘存後則會造成成品變形。,GIM,中形成中空之氣體流通管道,(Gas Channel),則能有效傳遞壓力,降低內應力,便減少成品發生翹曲的問題。,氣體輔助射出成型,的優點,89,(5),可減少流道和澆口數量，從而減少製品熔接線和大量邊角餘料的產生。,如電視機面框採用氣輔成型後，一般只需要,3,個左右的澆口，而普通注射成型則需,5,個以上的澆口。,(6),消除凹陷痕跡,傳統射出成品會在厚部區域如肋部,(Rib & Boss),背後,形成凹陷痕跡,(Sink Mark),這是由於物料產生收縮不均的結果。但,GIM,則可藉由中空之氣體管道施壓,促使成品收縮時由內部向外進行,則固化後在外觀上便不會有此痕跡。,(7),應用於厚度變化大之成品,，,可簡化製品設計，擴大造型設計空間。,氣體輔助射出成型,的優點,90,1.,增加气辅设备投入成本。固定设备投资，包括氮气发生装置、氮气压缩装置、气辅控制装置等，一次投资费用大,.,2.,降低了产品合格率。由于气辅成型受工艺条件波动影响很大,加工条件有微小波动将导致制品废损,.,氣體輔助成型的缺點,91,第,五,章,MuCell,Pro,ee,ss,(M,uCell,工藝,),發展簡曆,目前，,MuCell,微发泡技术已成为一种非常成熟的注塑成型革新技术，在全世界被广泛使用。其使用先从美国、欧洲开始，再延伸到日本及东南亚等地区；尽管在中国刚刚起步，但经过一年多的发展用户正迅速增长。该技术的专利持有者,Trexel,在中国已建立了完善的技术支援服务体系和备件库。经过多年来全球不同用户在商业设备、汽车部件、电子电器等各种产品中大批量生产使用，很多全球著名的,OEM,厂商已指定在他们的产品上应用,MuCell,。同时,Trexel,也和全世界许多著名的注塑机品牌建立了紧密的合作关系，如,Nissei,、,Arburg,、,Engel,、,Milacron,、,Husky,、,Krauss Maffei,、,Sumitomo,、,Demag,、,JSW,、,Toshiba,等。,92,发泡原理,：,微发泡成型过程可分成三个阶段：首先是将超临界流体（二氧化碳或氮气）溶解到热融胶中形成单相溶体并保持在高压力下；然后，通过开关式射嘴射入温度和压力较 低的模具型腔，由于温度和压力降低引发分子的不稳定性从而在制品中形成大量的气泡核，最后这些气泡核逐渐长大生成微小的孔洞。我们从制品截面可以明显看到 表层还是未发泡的实体层，这是由于在填充过程中模具温度较低，表面的树脂冷却迅速，细胞核没有成长的时间所以还未发泡。,MuCell,原理,93,Gas supply,(N,2,or CO,2,),(,氣體供應),Gas metering system,(,氣體控制,系統),Interface Kit,(,界面組件),Supercritial fluid (SCF),(,超臨界流體,),Foamed part with Microcellular structure,(,微細發泡部件),MuCell molding machine single phase solution,(MuCell,注塑機,單相熔體),MuCell,運作,94,Equipped with new injection molding machine (,裝備於新的注塑機),Field upgraded on existing machine (,在現有機器上進行更新),Runs both solid and MuCell molding (,可用於傳統及,MuCell,注塑),MuCell Interface Kit,(Mucell,界面組件),SCF Delivery System (SCF,輸送系統),MuCell,注塑機,95,汽车仪表板,汽车冷却箱,电子插座,MuCell,應用領域,96,技術特點及優勢,MuCelt,微发泡成型主要是靠发泡体的成长来填充产品，是在一个较低而平均的一个压力下进行，不像传统注塑成型要靠模板不断保压。所以，产品的内应力大大减小，不同位置的收缩也变得非常平均,MuCell,成型具有很多的特点：树脂黏度降低令流体的流动性更高，这样可以减低溶胶的温度，模温和射胶压力低，塑件稳定，成型视窗大。,MuCell,微发泡技术能解决以下传统注塑常见的问题：部件收缩不均导致尺寸不稳定和内应力问题、缩水痕、平直度不好、同心度或圆度不够、动平衡性不高、难填充等等,MuCell,特點及優勢,97,1,、可以采用较低的压力注塑更平整、更笔直、尺寸更稳定，而没有缩水的部件；,2,、提高了注塑工艺水平，减少了注塑和装配的不良率；,3,、因尺寸更稳定，可减少模具尺寸反复修改，从而降低模具设计和制造成本；,4,、降低锁模力,40-80,，减少毛边，降低能耗，延长了模具寿命；,5,、可以考虑使用更低吨位的注塑机或使用多模腔；,6,、注塑周期缩短,20-30,，增加生产效率，降低能耗，从而降低运营成本；,7,、一般减少材料用量,8-15,，更可以设计具有薄壁结构的制品来更加降低,制品的材料成本；,8,、一些金属部件可以用塑胶件取代，可以设计厚度变化比较大的产品,MuCell,優點,98,MuCell,應用,Foamable are almost all thermoplastic materials (,微細發泡技術可用於絕大部份熱塑性材料),High dimensional requirements dimension, warpage, flatness, sink mark (,高度尺寸要求尺寸,翹曲,平坦度,縮水痕),Parts with high molded-in stress (,部品有高的內應力),High flow path wall length/thickness ratio (,高流動長度長度/壁厚比),Wall thickness of 3mm (,壁厚小於,3mm),Parts with high flash(,零件有毛邊),Best(,適用於),Material with perfect crystalline structure LCP (,材料具有完美的晶狀結構-,LCP),Transparent parts(,透明部品),Cosmetic parts(,外觀部品),Limitation(,有限制,),99,The End,Thanks,100,